Interpolation Mikroformen bearbeiten – und noch vieles mehr

Redakteur: Anne Richter

>> Seit Jahren hat man den Eindruck, dass die Hersteller laufend Schneidwerkzeuge entwickeln, die den technischen Möglichkeiten der Produktionsmittel, für die sie bestimmt sind, einen Schritt voraus sind. Mit der Maschine 701S bietet Willemin-Macodel eine innovationsorientierte Lösung, über die es sich nachzudenken lohnt. Das anlässlich der EMO präsentierte Mikrobearbeitungszentrum ist in der Lage, die Werkzeugkapazitäten auf die Spitze zu treiben, womit den Werkzeugherstellern ein neuer Geschäftsbereich eröffnet wird.

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Dank einem originellen Konzept, das Präzision mittels geringfügiger Massen, eine hohe Dynamik und eine tadellose Bahnkontrolle gewährleistet, zwingt die 701S die Hersteller, gewisse Grundsätze zu überdenken, insbesondere, was die weitläufige Ansicht, Masse sei gleich Präzision, anbelangt.
Dank einem originellen Konzept, das Präzision mittels geringfügiger Massen, eine hohe Dynamik und eine tadellose Bahnkontrolle gewährleistet, zwingt die 701S die Hersteller, gewisse Grundsätze zu überdenken, insbesondere, was die weitläufige Ansicht, Masse sei gleich Präzision, anbelangt.
(Bild: Willemin-Macodel)

Als Star der letzten EMO gab die 701S Anlass zu vielen Gesprächen, insbesondere in den Bereichen Uhrenindustrie und Mikroformenbau.

Eine Maschine – vor ein paar Jahren noch undenkbar

Selbst wenn Kinematik und Delta-Aufbau der Maschine auf den ersten Blick sehr ungewohnt sind, sind die Spezialisten sofort überzeugt, wenn Fachargumente vorgebracht werden. Dies führte dazu, dass alle für dieses Jahr vorgesehenen Maschinen bereits im September verkauft wurden.

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Die Maschine arbeitet ausschliesslich gemäss dem Interpolationsprinzip, um die äusserst hohe Präzision gewährleisten zu können (Bahnkontrolle im Submikrometerbereich), das heisst, dass die Bahnen ständig neu berechnet werden und die Regelkreise extrem schnell sein müssen, wozu nur eine leistungsstarke PC-Steuerung in der Lage ist. Diese Rechnungsleistung in Verbindung mit hochauflösenden Massstäben (weniger als 10 Nanometer) ermöglicht, eine Präzision im Submikrometerbereich zu garantieren.

Ziel: Einspritzteile, die nur ein paar Milligramm wiegen

Während der EMO besuchten zahlreiche Hersteller von Mikroformen (deren Kanten max. 30 mm betragen, also genau dem Angebot von WM entsprechend) den Stand des Unternehmens. Sehr viele komplexe Teile, seien sie für die Telekommunikationsbranche, die Halbleiter- oder Medizinindustrie bestimmt, werden heute mittels Mikrospritzguss gefertigt, und da die Anforderungen hinsichtlich Präzision und Oberflächengüte ständig steigen, suchen die Mikroformenbauer stets neue Bearbeitungsmittel. Es gibt zwar viele verschiedene Mittel wie zum Beispiel Mikro-Elektroerosion, elektrochemische Bearbeitung oder Laser, aber Mikrofräsvorgänge bieten zahlreiche Vorteile.

Vorteile der 701S-Mikrobearbeitung: Präzision und Qualität

Die spanabhebende Bearbeitung trägt zur Gewährleistung ausgezeichneter Oberflächengüten bei, wobei die Mass- und Geometrie-Genauigkeit sichergestellt werden. In Konventional-Bearbeitung kommt es sehr oft vor, dass Teile mit einem Polier- bzw. Avivage-Vorgang endbearbeitet werden müssen. Mit der 701S verbessert Willemin-Macodel die Qualität der spanabhebenden Bearbeitung. Da sie diese Qualität mehr oder weniger mit dem Mikrofräsvorgang erreichen, müssen die Benutzer nur noch eine minimale Endbearbeitung ausführen. Und da wesentlich weniger poliert werden muss, ist das Risiko, die Geometrie zu beeinträchtigen, erheblich geringer. Die Oberflächengüte erreicht problemlos Ra 0,25.

Vorteile der 701S-Mikrobearbeitung: schnell und wirtschaftlich

Dank der Bearbeitungsstrategie gemäss dem Interpolationsprinzip und der geringen bewegten Massen werden die bei der Herstellung von Kundenteilen gemessenen Zykluszeiten drei- bis fünfmal kürzer. Der Hersteller nennt ein Beispiel von einem Kunden, der wegen einer Mikroform Kontakt aufgenommen hat. Für die Bearbeitung dieses Teiles benötigte er 60 Minuten. Es wird in acht Minuten auf die Maschine 701S bearbeitet. Der kleine benötigte Platzbedarf (1 m2) und der sehr geringe Energieverbrauch (weniger als ein Haartrockner) sind sehr interessante wirtschaftliche Argumente, die zu den technischen Argumenten hinkommen.

Neue Strategien und Werkzeuge

Wenn mit Werkzeugen gearbeitet wird, die nur wenige Zehntelmillimeter gross sind (Mindestdurchmesser des Werkzeuges: 0,05 mm), müssen die von den Herstellern definierten Schneidbedingungen unbedingt eingehalten werden. Bei einem Zahnvorschub im Mikrometerbereich kann man sich keinen Bahnunterschied in der Grössenordnung der Spandicke erlauben – ein Unterschied von wenigen Mikrometern führt dazu, dass der Werkstoff nicht mehr berührt oder das Werkzeug beschädigt wird. Die Bahnpräzision ist somit am allerwichtigsten. Das neue Schrumpfsystem der Werkzeuge in der Spindel ohne Werkzeugträger trägt eingehend zu dieser Präzision bei. Die Maschine enthält darüber hinaus ein optisches System zur Gewährleistung der Werkzeugpositionierung sowie ein Tastsystem, um die Werkstückpositionierung sicherzustellen.

Werkzeuge bereitstellen

Der Werkzeugkörper ist einfach. Alle Werkzeughersteller können solche Systeme anbieten, aber die Schnittkante macht den Unterschied. Nicht jedermann ist in der Lage, sich zur Herstellung solcher Werkzeuge zu entschliessen und einen Erfolg ohne zahlreiche Versuche zu erzielen. Um die neuen für die 701S bestimmten Werkzeuge zu entwickeln, hat das Unternehmen mit dem Werkzeughersteller Louis Bélet SA eng zusammengearbeitet.

Die beiden Unternehmen arbeiten seit mehreren Jahren aktiv daran, um die Wechselwirkungen zwischen Schnittkante und Werkstoff während der Mikrobearbeitung besser zu verstehen. Es handelt sich also um eine ideale Partnerschaft, um auf der 701S auszuführende Bearbeitungslösungen zu entwickeln. Dank dieser Zusammenarbeit verfügt die Firma über einen klaren Vorsprung im Werkzeugbereich, die dem Vorsprung der Maschine entspricht.

Ein neuer Bearbeitungsansatz für höhere Effizienz

Mit der neuen 701S eröffnet Willemin-Macodel den Werkzeugherstellern völlig neue Perspektiven, denn damit verfügen sie endlich über eine Maschine, mit der sie bei der Entwicklung von Werkzeugen viel weiter gehen können.

Aber das Unternehmen bietet seinen Kunden vor allem eine völlig neue Bearbeitungsweise, die ihnen eine höhere Effizienz ermöglicht. Die ersten Kunden hatten sich nicht getäuscht. <<

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